KR0120610B1 - High-speed position control apparatus and method of robot - Google Patents

High-speed position control apparatus and method of robot

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KR0120610B1
KR0120610B1 KR1019940038273A KR19940038273A KR0120610B1 KR 0120610 B1 KR0120610 B1 KR 0120610B1 KR 1019940038273 A KR1019940038273 A KR 1019940038273A KR 19940038273 A KR19940038273 A KR 19940038273A KR 0120610 B1 KR0120610 B1 KR 0120610B1
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Abstract

In a robot high-speed position control apparatus wherein a resonance frequency is varied in response to a load position, the robot high-speed position control apparatus reduces a system vibration caused by a resonance of an equipment, reduces a settling time of a robot, prevents a system damage, and embodies a stable operation. The robot high-speed position control apparatus removes the same frequency component as a robot system resonance frequency from the high-speed position control signal by using a notch filter according to a robot arm position. Thereby, the robot high-speed position control apparatus eliminates a noise an vibration caused by a robot system resonance, and enhances a system stability, reduces a settling time, and makes a high-speed operation possible.

Description

로보트 고속 위치 제어 장치 및 방법Robot high speed position control device and method

제1도는 종래의 고속 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional high speed position control device.

제2도는 제1도의 위치 제어기의 블럭도.2 is a block diagram of the position controller of FIG.

제3도는 본 발명에 따른 고속 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도.3 is a block diagram showing the configuration of a high-speed position control apparatus according to the present invention.

제4도는 본 발명에 따른 고속 위치 제어의 순서를 나타내는 순서도.4 is a flow chart showing the sequence of high-speed position control according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따른 또 다른 고속 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도.5 is a block diagram showing the configuration of another high speed position control device according to the present invention;

제6도는 트윈 XY 로보트의 구조도.6 is a structural diagram of a twin XY robot.

제7도는 측정 공진 주파수의 파형도.7 is a waveform diagram of measurement resonant frequencies.

제8도는 노치 필터 적용전의 진동 변위 및 공진 피크치의 그래프.8 is a graph of vibration displacement and resonance peak values before notch filter application.

제9도는 노치 필터 적용후의 진동 변위 및 공진 피크치의 그래프이다.9 is a graph of vibration displacement and resonance peak values after notch filter application.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 메인 제어기 12 : 위치 제어기11: main controller 12: position controller

13 : 속도 제어기 21 : PID제어기13 speed controller 21 PID controller

22 : 피드 포워드 제어기 31 : 메인 제어기22: feed forward controller 31: main controller

32 : 위치 제어기 33 : 노치 필터32: position controller 33: notch filter

34 : 속도 제어기 35 : 공진 주파수 색출기34 speed controller 35 resonant frequency extractor

51 : 메인 제어기 52 : 위치 제어기51: main controller 52: position controller

53 : 속도 제어기 54 : 노치 필터53 speed controller 54 notch filter

본 발명은 로보트 고속 위치 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 공진 주파수가 부하의 위치에 따라 변하는 로보트의 고속 위치 제어 시스템에 있어서 기기의 공진으로 인한 시스템의 진동을 감쇄시킴으로써 로보트의 세틀링 타임을 줄이고, 시스템의 손상 및 안정된 동작을 구현하기 위한 로보트의 고속 위치 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot high speed position control apparatus and method, and more particularly, in a robot high speed position control system whose resonance frequency changes depending on the load position, the settling time of the robot by attenuating the vibration of the system due to the resonance of the device. The present invention relates to a robot high speed position control apparatus and method for reducing the damage and implementing a stable operation of the system.

제1도는 종래의 고속 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 도면을 참조하여 그 구성을 살펴보면, 메인 제어기(11), 위치 제어기(12) 및 속도 제어기(13)로 구성되어 있음을 알 수 있다.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional high speed position control device. Looking at the configuration with reference to this figure, it can be seen that it is composed of the main controller 11, the position controller 12 and the speed controller (13).

여기서, 메인 제어기(11)는 사용자와의 인터페이스를 담당하며, 이동 명령시에 위치 제어기(12)로 계산된 목표 위치값을 전달한다. 위치 제어기(12)는 시스템의 위치 제어를 실행하는 부분으로, 제2도에 도시된 바와 같이, 목표 위치와 현재 위치값의 차이인 위치 오차값을 이용하여 제어하는 비례적분미분(PID) 제어기(22)와, 목표 위치를 이용하는 피드포워드 제어기(21)로 구성되어 있다. 속도 제어기(13)는 위치 제어기(12)에서 받은 속도 명령을 입력으로 실제 시스템을 구동시켜주는 부분으로 속도 및 토오크 제어를 실시한다.Here, the main controller 11 is responsible for the interface with the user, and transfers the calculated target position value to the position controller 12 at the time of movement command. The position controller 12 performs position control of the system, and as shown in FIG. 2, a proportional integral derivative (PID) controller which controls by using a position error value that is a difference between a target position and a current position value. 22) and a feedforward controller 21 using the target position. The speed controller 13 performs speed and torque control to a part that drives the actual system by inputting the speed command received from the position controller 12.

이상과 같이 구성된 로보트 고속 위치 제어 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the robot high speed position control device configured as described above is as follows.

메인 제어기(11)에서 사용자로부터 입력받은 목표 위치 데이터 값을 계산하여 목표 위치를 산출하고, 위치 제어기(12)의 입력으로 목표 위치를 전달하면 위치 제어기(12)에서는 속도 제어기(13)로부터 시스템의 현재 위치와 메인제어기(11)로부터 받은 목표 위치를 이용하여 PID 제어 및 피드포워드(feedforward)제어를 실시하여 D/A변화기를 통해 아날로그 전압으로 속도 제어기(13)로 명령을 보낸다. 속도 제어기(13)에서는 입력된 속도 명령을 따라 시스템의 구동 속도를 제어하여 원하는 목표 위치까지 도달할 수 있도록 한다.The main controller 11 calculates the target position by calculating the target position data value input from the user, and transfers the target position to the input of the position controller 12. Then, the position controller 12 transmits the target position to the system. PID control and feedforward control are performed using the current position and the target position received from the main controller 11 to send a command to the speed controller 13 as an analog voltage through the D / A changer. The speed controller 13 controls the driving speed of the system according to the input speed command to reach the desired target position.

그런데 모든 기구적인 시스템은 그 자체의 고유 공진 주파수를 가지고 있는 바와 마찬가지로 이 시스템도 고유의 공진 주파수를 가진다. 따라서, 위치 제어기(12) 및 속도 제어기(13)에서 출력되는 제어 신호는 낮은 주파수대에서 고주파대에 이르기까지 대부분의 주파수 성분을 포함하고 있기 때문에 시스템의 공진 주파수를 가진시켜 시스템에 심한 소음을 발생시키거나, 시스템의 진동으로 인해 정확한 위치를 찾지 못하거나, 목표 위치까지 도달하는데 시간이 많이 소용되는 문제점이 있다.Just as every mechanical system has its own natural resonant frequency, this system also has its own resonant frequency. Therefore, since the control signals output from the position controller 12 and the speed controller 13 include most of the frequency components from the low frequency band to the high frequency band, the system has a resonance frequency of the system to generate severe noise in the system. Or, due to the vibration of the system can not find the exact position, or it takes a lot of time to reach the target position.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 것으로, 로보트 의 고속 위치 제어 장치에서 발생되는 시스템의 공진 주파수와 같은 주파수 성분을 제거하여 주는 로보트의 고속 위치 제어 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object, and an object thereof is to provide a high speed position control and method for a robot that removes a frequency component such as a resonance frequency of a system generated in the high speed position control device of the robot. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로보트의 고속 위치 제어 장치는, 사용자와의 인터페이스를 담당하여, 이동 명령시에 계산된 목표 위치값을 출력하는 메인 제어 수단 ; 이동 명령시 상기 메인 제어 수단으로부터 계산된 목표 위치값을 전달받아 시스템의 위치 제어를 실행하는 위치 제어 수단 ; 상기 메인 제어 수단으로부터 받은 로보트의 아암의 위치에 따라 소정의 공진 주파수를 찾아내어 출력하는 공진 주파수 색출 수단 ; 상기 공진 주파수 색출 수단에서 인가받은 공진 주파수와 상기 위치 제어 수단의 출력을 인가받아 상기 소정의 공진 주파수 성분을 제거한 제어 신호를 출력하는 노치 필터 ; 상기 노치 필터로부터 인가받은 상기 공진 주파수가 제거된 속도 명령 신호에 의해 로보트 시스템의 속도 및 토오크 제어를 하는 속도 제어 수단 ; 을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the robot high-speed position control apparatus according to the present invention is responsible for the interface with the user, and outputs a target position value calculated at the time of the movement command; A position control means for receiving a target position value calculated from the main control means and executing position control of the system at the time of movement command; Resonant frequency extracting means for finding and outputting a predetermined resonant frequency according to the position of the arm of the robot received from the main control means; A notch filter receiving a resonant frequency applied by the resonant frequency extracting means and an output of the position control means and outputting a control signal from which the predetermined resonant frequency component is removed; Speed control means for controlling the speed and torque of the robot system by the speed command signal from which the resonance frequency applied from the notch filter is removed; Characterized in that it has been provided.

본 발명에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 로보트 시스템의 목표 위치와 현재 위치값의 차이인 위치 오차값을 이용하여 제어하는 비례적분미분 제어 수단과 상기 목표 위치를 이용하는 피드포워드 제어 수단을 구비하여 된 것이 바람직하며, 상기 노치 필터와 상기 속도 제어 수단의 사이에 디지털/아날로그 변환기를 더 구비하는 것이 바람직하다.In the present invention, the position control means is provided with a proportional integral control means for controlling by using a position error value that is the difference between the target position and the current position value of the robot system and the feed forward control means using the target position Preferably, a digital to analog converter is further provided between the notch filter and the speed control means.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 로보트 고속 위치 제어 장치는, 사용자와의 인터페이스를 담당하여, 이동 명령시에 계산된 목표 위치값을 출력하는 메인 제어 수단 ; 이동 명령시 상기 메인 제어 수단으로부터 계산된 목표 위치값을 전달받아 시스템의 위치 제어를 실행하는 위치 제어 수단 ; 상기 위치 제어 수단으로부터 인가받은 속도 명령 신호에 의해 로보트 시스템의 속도 및 토오크 제어를 하는 속도 제어 수단 ; 그리고 상기 속도 제어 수단에서 인가받은 속도 및 토오크 제어 신호에서 로보트 아암의 위치에 따른 소정의 공진 주파수를 제거하여 주는 노치 필터 ; 를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.In addition, another robot high speed position control apparatus according to the present invention to achieve the above object, the main control means for performing an interface with the user, and outputs the target position value calculated at the time of the movement command; A position control means for receiving a target position value calculated from the main control means and executing position control of the system at the time of movement command; Speed control means for controlling the speed and torque of the robot system by the speed command signal received from the position control means; And a notch filter for removing a predetermined resonance frequency according to the position of the robot arm from the speed and torque control signal applied by the speed control means. Characterized in that it has been provided.

본 발명에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 로보트 시스템의 목표 위치와 현재 위치값의 차이인 위치 오차값을 이용하여 제어하는 비례적분미분 제어 수단과 상기 목표 위치를 이용하는 피드포워드 제어 수단을 구비하여 된 것이 바람직하다.In the present invention, the position control means is provided with a proportional integral control means for controlling by using a position error value that is the difference between the target position and the current position value of the robot system and the feed forward control means using the target position desirable.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로보트 고속 위치 제어 방법은, 메인 제어 수단, 위치 제어 수단, 공진 주파수 색출 수단, 노치 필터 및 속도 제어 수단을 구비하여 된 로보트 고속 위치 제어 장치에서의 로보트의 고속 위치 제어 방법에 있어서, 상기 메인 제어 수단을 통하여 사용자로부터 입력받은 위치 데이타값을 계산하여 목표위치를 산출하는 목표위치 데이타 계산 단계 ; 상기 속도 제어 수단으로부터 로보트 시스템의 현재 위치와 상기 메인 제어 수단으로부터 받은 목표 위치를 이용하여 로보트 시스템의 위치 제어량을 결정하는 위치 제어 단계 ; 상기 메인 제어 수단으로부터 인가 받은 상기 목표 위치에 따른 상기 위치 제어량의 신호에서 공진주파수를 찾아내는 공진주파수 성분 색출 단계 ; 상기 메인 제어 수단으로부터 인가받은 상기 목표 위치에 따른 상기 위치 제어량의 신호에서 상기 색출된 공진주파수를 인가받아 해단 공진주파수를 제거하는 공진주파수 성분 제거 단계 ; 상기 공진주파수가 제거된 상기 위치 제어량의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 주는 디지털/아날로그 변환 단계 ; 상기 아날로그 신호를 이용하여 로보트 시스템의 속도 및 토오크를 제어하는 단계 ; 그리고 상기 속도 및 토오크 제어에 따라 로보트 시스템을 이동시키는 단계 ; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot high speed position control method according to the present invention in order to achieve the above object, in the robot high speed position control device provided with a main control means, a position control means, a resonant frequency extraction means, a notch filter and a speed control means. A high speed position control method of a robot, comprising: a target position data calculation step of calculating a target position by calculating a position data value input from a user through the main control means; A position control step of determining a position control amount of the robot system using the current position of the robot system from the speed control means and the target position received from the main control means; A resonant frequency component extraction step of finding a resonant frequency in the signal of the position control amount according to the target position applied from the main control means; A resonant frequency component removing step of removing the resonant frequency by receiving the extracted resonant frequency from the signal of the position control amount according to the target position applied from the main control means; A digital / analog conversion step of converting the digital signal of the position control amount from which the resonance frequency is removed into an analog signal; Controlling the speed and torque of the robot system using the analog signal; And moving the robot system in accordance with the speed and torque control. Characterized in that it comprises a.

본 발명에 있어서, 상기 위치 제어 단계는 비례적분미분 제어하는 단계와 피드포워드 제어하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.In the present invention, the position control step preferably comprises a step of proportional integral control and feedforward control.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 로보트 고속 제어 장치 및 방법을 설명한다.Hereinafter, a robot high speed control apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

제3도는 본 발명에 따른 고속 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 그 구성은, 메인 제어기(31), 위치 제어기(32), 노치(norch) 필터(33), 속도 제어기(34) 및 공진 주파수 색출기(35)로 이루어진다.3 is a block diagram showing a configuration of a high speed position control apparatus according to the present invention. The configuration is composed of a main controller 31, a position controller 32, a notch filter 33, a speed controller 34, and a resonant frequency extractor 35.

여기서, 메인 제어기(31)는 사용자와의 인터페이스를 담당하며, 이동 명령시에 위치 제어기(32)로 계산된 목표 위치값을 전달한다. 위치 제어기(12)는 로보트 시스템의 위치 제어를 실행하는 부분으로, 제2도에 도시된 바와 같이, 목표 위치와 현재 위치값의 차이인 위치 오차값을 이용하여 제어하는 비례적분미분(PID)제어기(21)와 목표 위치를 이용하는 피드포워드 제어기(22)로 구성된다. 노치 필터(33)는 공진 주파수 색출기(35)에서 전달한 주파수와 위치 제어기의 출력을 받아 해당 주파수 성분을 제거한 제어 신호를 출력한다. 속도 제어기(34)는 위치 제어기(32)에서 받은 속도 명령을 입력으로 실제 로보트 시스템을 구동시켜주는 부분으로 속도 및 토오크 제어를 실시한다. 공진 주파수 색출기(35)는 메인 주파수 제어기(31)로부터 받은 로보트 아암의 위치에 따라 해당 공진 주파수를 찾아내어 노치 필터(33)로 전달한다.Here, the main controller 31 is responsible for the interface with the user, and transfers the calculated target position value to the position controller 32 at the time of movement command. The position controller 12 performs position control of the robot system. As shown in FIG. 2, a proportional integral derivative controller controls the position controller 12 using a position error value that is a difference between a target position and a current position value. 21 and a feedforward controller 22 using the target position. The notch filter 33 receives the frequency transmitted from the resonant frequency extractor 35 and the output of the position controller and outputs a control signal from which the frequency component is removed. The speed controller 34 performs speed and torque control to the part which drives the actual robot system by inputting the speed command received from the position controller 32. The resonant frequency extractor 35 finds the corresponding resonant frequency according to the position of the robot arm received from the main frequency controller 31 and transfers the resonant frequency to the notch filter 33.

이상과 같이 구성된 로보트 고속 위치 제어 장치의 동작을 제4도를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the robot high speed position control device configured as described above with reference to Figure 4 as follows.

제4도는 본 발명에 따른 고속 위치 제어의 순서를 나타내는 순서도이다. 메인 제어기(31)에서 사용자로부터 입력받은 위치 데이터 값을 계산하여 목표 위치를 산출하고, 위치 제어기(32)와 공진 주파수 색출기(35)의 입력으로 목표 위치를 전달하면(41), 위치 제어기(32)에서는 속도 제어기(34)로부터 로보트 시스템의 현재 위치와 메인 제어기(31)로부터 받은 목표 위치를 이용하여 PID 제어 및 피드포워드(feedforward)제어를 실시하여 노치 필터(33)로 출력한다(42). 공진 주파수 색출기(35)는 메인 제어기(31)에서 받은 위치에 따른 공진 주파수를 찾아 노치 필터(33)로 출력한다(43). 노치 필터(33)는 해당 주파수의 제어 신호 성분을 제거하여 D/A변환기로 출력한다(44). D/A변환기는 노치 필터(33)에서 나온 디지털 신호를 아날로그 신호 전압으로 변환하여 속도 제어기(34)로 명령을 보낸다(45). 속도 제어기(34)에서는 입력된 속도 명령에 따라 로보트 시스템의 구동 속도를 제어하여 원하는 목표 위치까지 도달할 수 있도록 한다(46).4 is a flowchart showing the procedure of the high speed position control according to the present invention. When the main controller 31 calculates the target position by calculating the position data value input from the user, and transfers the target position to the input of the position controller 32 and the resonance frequency extractor 35 (41), the position controller ( In operation 32, PID control and feedforward control are performed using the current position of the robot system from the speed controller 34 and the target position received from the main controller 31, and then output to the notch filter 33. . The resonance frequency extractor 35 finds a resonance frequency according to the position received from the main controller 31 and outputs the resonance frequency to the notch filter 33 (43). The notch filter 33 removes the control signal component of the corresponding frequency and outputs it to the D / A converter (44). The D / A converter converts the digital signal from the notch filter 33 into an analog signal voltage and sends a command to the speed controller 34 (45). The speed controller 34 controls the driving speed of the robot system according to the input speed command to reach the desired target position (46).

한편, 본 발명에 따른 또 다른 고속 위치 제어 장치의 구성이 제5도에 도시된다. 이와같은 구성의 로보트 고속 위치 제어 장치는 속도 제어기(53)의 출력을 노치 필터(54)를 통과시켜 해당 공진 주파수 성분을 제거하도록 한다. 각각의 동작은 앞서의 실시예의 동작과 같다.On the other hand, the configuration of another high speed position control apparatus according to the present invention is shown in FIG. The robot high speed position control device having such a configuration allows the output of the speed controller 53 to pass through the notch filter 54 to remove the corresponding resonant frequency component. Each operation is the same as that of the above embodiment.

이상 설명한 로보트 고속 제어 장치를, 제6도에 도시된 바와 같은, 트윈 XY 로보트에 적용했을 경우의 효과를 알아보기로 한다. 본 효과의 비교를 위해 트윈XY로보트의 X축에 레이저 반사판을 부착하여 X축의 구동후 정지시에 X축이 흔들리는 변위를 레이저 장비로 측정하였다. 본 측정을 위해서 먼저 X축의 위치에 따른 공진 주파수를 모델 테스트를 통해 측정하면, 제7도에 도시된 바와 같은 X축의 중앙을 중심으로 대칭형의 1차 기울기를 가지는 식을 유도해 낼 수 있다. 공진 주파수 제어기에서는 이 식을 이용하여 로보트의 위치에 따른 공진 주파수를 계산해 내어 해당 공진 주파수를제거할 수 있다. 여기서는 부하가 X축의 가운데 있을때 측정된 117.2KHz의 공진 주파수를 제거했을 때 시스템에 나타나는 현상 및 효과에 대해 설명한다.The effect of the case where the robot high speed control device described above is applied to the twin XY robot as shown in FIG. 6 will be described. For comparison of this effect, the laser reflector was attached to the X-axis of the twin XY robot, and the displacement of the X-axis shaking at the stop after driving the X-axis was measured by the laser equipment. For this measurement, first, by measuring the resonance frequency according to the position of the X axis through a model test, it can derive the equation having a symmetrical primary slope around the center of the X axis as shown in FIG. The resonance frequency controller can remove the resonance frequency by calculating the resonance frequency according to the position of the robot using this equation. This section describes the effects and effects of the system when the resonant frequency of 117.2KHz is measured when the load is in the middle of the X axis.

제7도에서 공진 주파수(L)에 관한 식을 유도해 보면,Deriving the equation for the resonance frequency (L) in Figure 7,

과 같이 된다.Becomes

그리고 117.2㎐의 노치 필터를 디자인하며 아래와 같다.The design of the notch filter of 117.2㎐ is shown below.

식(2)를 디지털 시스템에 적용하기 위하여 bilinear 변화법을 사용하여 z변환을 하면 아래 식(3)과 같아진다.In order to apply the equation (2) to the digital system, the z-transformation using the bilinear transformation method is shown in the following equation (3).

식(3)의 노치필터를 제3도에 도시된 바와 같은 로보트 고속 위치 제어 장치에 적용했을 때 트윈 XY로보트의 X축 공진 주파수 자체는 없어지지 않았으나 공진 주파수의 진폭이 약 60% 정도 줄어들었다. 이로인해 X축의 변위가 ±10㎛ 이내로 들어오는 시간도 약 25msec정도 줄어들었다. 이것은 노치 필터를 이용하여 117.2㎐의 신호 성분을 제거하여 공진 주파수를 가진시키지 않음으로 인해 얻게되는 효과로 판단된다. 본 발명의 기술은 고속, 고정도의 위치 제어에 있어 필수 기술에 해당하며, 이를 이용함으로써 공진으로 인한 시스템의 소음 및 진동 성분을 없앨 수 있기 때문에 시스템의 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 세틀링 타임이 빨라져 고속 작업이 가능하게 된다. 노치 필터 적용전과 적용후의 진동 변위 및 공진 피크치의 실험 결과는 각각 제8도 및 제9도에 잘 나타나 있다.When the notch filter of equation (3) was applied to the robot high speed position control device as shown in FIG. 3, the X axis resonance frequency of the twin XY robot did not disappear but the amplitude of the resonance frequency was reduced by about 60%. As a result, the time taken for the X-axis displacement to fall within ± 10 μm was also reduced by about 25 msec. This is judged to be the effect obtained by removing the signal component of 117.2kHz by using the notch filter and not exciting the resonance frequency. The technique of the present invention corresponds to an essential technique for high speed and high precision position control, and by using this, it is possible to eliminate noise and vibration components of the system due to resonance, thereby increasing the stability of the system and improving the settling time. High speed operation is possible. The experimental results of the vibration displacement and the resonance peak value before and after applying the notch filter are well shown in FIGS. 8 and 9, respectively.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로보트의 고속 위치 제어 장치 및 방법은 노치 피터를 이용하여 로보트 아암의 위치에 따른 로보트 시스템의 공진 주파수와 같은 주파수 성분을 고속 위치 제어 신호에서 제거하여 줌으로써, 로보트 시스템의 공진으로 인한 소음 및 진동을 없앨 수 있어 시스템의 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 세틀링 타임이 빨라져 고속 작업을 가능하게 하는 장점이 있다.As described above, the robot high speed position control apparatus and method according to the present invention by removing the frequency components, such as the resonant frequency of the robot system according to the position of the robot arm by using the notch peter from the high speed position control signal, Noise and vibration due to the resonance of the system can be eliminated to improve the stability of the system, and the settling time is faster, which has the advantage of enabling high speed operation.

Claims (7)

사용자와의 인터페이스를 담당하여, 이동 명령시에 계산된 목표 위치값을 출력하는 메인 제어 수단 ; 이동 명령시 상기 메인 제어 수단으로부터 계산된 목표 위치값을 전달받아 시스템의 위치 제어를 실행하는 위치 제어수단 ; 상기 메인 제어 수단으로부터 받은 로보트 아암의 위치에 따라 소정의 공진 주파수를 찾아내어 출력하는 공진 주파수 색출 수단 ; 상기 공진 주파수 색출 수단에서 인가받은 공진 주파수와 상기 위치 제어 수단의 출력을 인가받아 상기 소정의 공진 주파수 성분을 제거한 제어 신호를 출력하는 노치 필터 ; 노치 필터로부터 인가받은 상기 공지 주파수가 제거된 속도 명령 신호에 의해 로보트 시스템의 속도 및 토오크 제어를 하는 속도 제어 수단 ; 을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어장치.Main control means in charge of an interface with a user and outputting a target position value calculated at the time of movement command; A position control means for receiving a target position value calculated from the main control means and executing position control of the system at the time of movement command; Resonant frequency extracting means for finding and outputting a predetermined resonant frequency according to the position of the robot arm received from the main control means; A notch filter receiving a resonant frequency applied by the resonant frequency extracting means and an output of the position control means and outputting a control signal from which the predetermined resonant frequency component is removed; Speed control means for controlling the speed and torque of the robot system by the speed command signal from which the known frequency applied from the notch filter is removed; Robot high speed position control device characterized in that it comprises a. 제1항에 있어서, 상기 위치 제어 수단을 로보트 시스템의 목표 위치와 현재 위치값의 차이인 위치 오차값을 이용하여 제어하는 비례적분미분 제어 수단과 상기 목표 위치를 이용하는 피드포워드 제어 수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어 장치.2. The apparatus of claim 1, further comprising a proportional integral control means for controlling the position control means by using a position error value that is a difference between a target position and a current position value of the robot system, and a feedforward control means using the target position. Robot high speed position control device, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 노치 필터와 상기 속도 제어 수단의 사이에 디지털/아날로그 변환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a digital to analog converter between the notch filter and the speed control means. 사용자와 인터페이스를 담당하여, 이동 명령시에 계산된 목표 위치값을 출력하는 메인 제어 수단 ; 이동 명령시 상기 메인 제어 수단으로부터 계산된 목표 위치값을 전달받아 시스템의 위치 제어를 실행하는 위치 제어 수단 ; 상기 위치 제어 수단으로부터 인가받은 속도 명령 신호에 의해 로보트 시스템의 속도 및 토오크 제어를 하는 속도 제어 수단 ; 그리고 상기 속도 제어 수단에서 인가받은 속도 및 토오크 제어 신호에서 로보트 아암의 위치에 따른 소정의 공진 주파수를 제거하여 주는 노치 필터 ; 를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어 장치.Main control means in charge of the user interface and outputting a target position value calculated at the time of movement command; A position control means for receiving a target position value calculated from the main control means and executing position control of the system at the time of movement command; Speed control means for controlling the speed and torque of the robot system by the speed command signal received from the position control means; And a notch filter for removing a predetermined resonance frequency according to the position of the robot arm from the speed and torque control signal applied by the speed control means. Robot high speed position control device, characterized in that the provided. 제4항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 로보트 시스템의 목표 위치와 현재 위치값의 차이인 위치 오차값을 이용하여 제어하는 비례적분미분 제어 수단과 상기 목표 위치를 이용하는 피드포워드 제어 수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어 장치.The method of claim 4, wherein the position control means comprises a proportional integral control means for controlling by using a position error value which is a difference between a target position and a current position value of the robot system, and a feedforward control means using the target position. Robot high speed position control device, characterized in that. 메인 제어 수단, 위치 제어 수단, 공진 주파수 색출 수단, 노치 필터 및 속도 제어 수단을 구비하여 된 로보트 고속 위치 제어 장치에서의 로보트의 고속 위치 제어 방법에 있어서, 상기 메인 제어 수단을 통하여 사용자로부터 입력받은 위치 데이터값을 계산하여 목표위치를 산출하는 목표위치 데이터 계산 단계 ; 상기 속도 제어 수단으로부터 로보트 시스템의 현재 위치와 상기 메인 제어 수단으로부터 받은 목표 위치를 이용하여 로보트 시스템의 위치 제어량을 결정하는 위치 제어 단계 ; 상기 메인 제어 수단으로부터 인가받은 상기 목표 위치에 따른 상기 위치 제어량의 신호에서 공진주파수를 찾아내는 공진주파수 성분 색출 단계 ; 상기 메인 제어 수단으로부터 인가받은 상기 목표 위치에 따른 상기 위치 제어량의 신호에서 상기 색출된 공진주파수를 인가받아 해당 공진 주파수를 제거하는 공진주파수 성분 제거 단계 ; 상기 공진주파수가 제거된 상기 위치 제어량의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 주는 디지털/아날로그 변환 단계 ; 상기 아날로그 신호를 이용하여 로보트 시스템의 속도 및 토오크를 제어하는 단계 ; 그리고 상기 속도 및 토오크 제어에 따라 로보트 시스템을 이동시키는 단계 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어 방법.A robot high speed position control method in a robot high speed position control device comprising a main control means, a position control means, a resonant frequency extracting means, a notch filter, and a speed control means, the position input from a user through the main control means. A target position data calculation step of calculating a target position by calculating a data value; A position control step of determining a position control amount of the robot system using the current position of the robot system from the speed control means and the target position received from the main control means; Resonant frequency component extraction step of finding a resonant frequency in the signal of the position control amount according to the target position applied from the main control means; A resonance frequency component removing step of removing the resonance frequency by receiving the extracted resonance frequency from the signal of the position control amount according to the target position applied from the main control means; A digital / analog conversion step of converting the digital signal of the position control amount from which the resonance frequency is removed into an analog signal; Controlling the speed and torque of the robot system using the analog signal; And moving the robot system in accordance with the speed and torque control. Robot high speed position control method comprising a. 제6항에 있어서, 상기 위치 제어 단계는 비례적분미분 제어하는 단계와 피드포워드 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로보트 고속 위치 제어 방법.7. The robot high speed position control method according to claim 6, wherein the position control step includes a proportional integral control and a feedforward control.
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